[发明专利]一种基于丙基咪唑官能团化的柱[5]芳烃离子液体催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种丙基咪唑官能团化的柱[5]芳烃离子液体催化剂的制备方法，应用于碳酸乙烯酯的合成过程中催化反应。本发明催化剂的特征在于将咪唑基团通过化学键键合到柱芳烃大环上，形成含有十个丙基咪唑官能团的阳离子及卤素阴离子的柱[5]芳烃(BMP5)离子液体固体催化剂。与传统的固载化离子液体催化剂相比，本发明通过化学键合法实现相态转变，解决了重复使用过程中的活性组分流失问题，避免了脱载现象。此外，本发明提供的催化剂具有以空腔大环分子为载体的特点，不仅增加了活性位点数量，而且还起到了协同催化作用，显著提高了催化剂的活性与选择性。本发明应用于工业生产中，催化剂易分离、使用寿命长，能显著提升经济效益。

技术领域

本项发明涉及离子液体催化剂技术领域，尤其涉及一种用于碳酸乙烯酯羰基化反应的柱[5]芳烃离子液体(P₅IL)催化剂的合成过程，及一种超分子大环化合物催化剂及其制备方法。

背景技术

碳酸乙烯酯是一种良好的高沸点、高极性的有机溶剂，作为优良的有机化工产品，其在金属萃取、气体分离、有机合成、电池电解液等领域取得了广泛应用。将二氧化碳与环氧乙烷通过环加成法合成碳酸乙烯酯，可将二氧化碳通过化学方法转化为高附加值的产品，符合绿色化学的要求，有较好的环境效益和经济效益，也是极少数以二氧化碳为原料实现工业化的路线之一。该路线采用的传统催化剂有季胺盐、金属卤化物、过渡金属配合物、离子液体等。离子液体是近年来兴起的“绿色溶剂”，因其特有的优异性质使其在诸多领域得到广泛应用。其中，离子液体所具有的“非”挥发性以及对二氧化碳独特的溶解能力，使之在催化转化二氧化碳合成碳酸丙烯酯的反应中具有显著的应用价值。

工业生产碳酸乙烯酯是以季铵盐为催化剂的间歇釜式或者管式反应，催化剂不能重复使用，且其产物的分离提纯耗能耗时。离子液体以其优异的催化性能广泛应用于二氧化碳的环加成反应，但离子液体自身的相态也限制了二氧化碳的连续转化，这引起广大的科研工作者对其多相化技术的研究。因此越来越多的载体得以开发用来固载离子液体，但采用传统的分子筛、硅胶等载体固载离子液体催化剂，在催化过程中都存在着活性组分流失及脱载现象，影响了固载化离子液体催化剂连续反应的发展。

近年来，伴随着超分子化学的快速发展，尤其是柱芳烃得到研究者的广泛青睐。由于高度对称的刚性结构和易于修饰的活性位点，通过对其进行修饰可以制备以超分子为主体的大环催化剂。例如，2012年，Ogoshi.T首次合成了超分子大环为主体的新型离子液体，为后续超分子大环离子液体催化剂的发展提供了方向。2018年Daiane G.Liz等通过合成咪唑官能化的柱五芳烃，为功能化离子液体和大分子离子液体催化剂的制备奠定了研究基础。

发明内容

发明目的：

本发明提出一种基于丙基咪唑官能团化的柱[5]芳烃离子液体催化剂及其制备方法，其目的在于合成一种新的超分子大环催化剂用于碳酸乙烯酯的合成；超分子大环载体，可提供多个催化活性位点，有效解决传统催化剂催化效率不高、活性组分易流失、循环使用出现的脱载等问题。

技术方案：

一种基于丙基咪唑官能团化的柱[5]芳烃离子液体催化剂，该催化剂结构部分包括丙基咪唑官能团化的柱[5]芳烃阳离子、卤素阴离子。

该催化剂结构中的柱芳烃为烷氧基柱芳烃。

该催化剂结构式如下：

一种基于丙基咪唑官能团化的柱[5]芳烃离子液体催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、称取化合物A，用二氯甲烷溶解得到溶液；

步骤2、在氮气保护下，向步骤1的溶液中添加多聚甲醛，加入磁子进行磁力搅拌，转速为50～350r/min，在室温下磁力搅拌30～90min；

步骤3、再添加三氟化硼乙醚，升温至20～70℃磁力搅拌0.5～6h，反应结束收集滤液；